太空冬眠非你所想象

章謙

2016年底上映的科幻大片《太空旅客》再次引發(fā)了人類對太空冬眠旅行的設(shè)想。電影里，男女主人公乘坐宇宙飛船前往太空殖民地，以睡覺并冷凍冬眠的方式飛行120年，到目的地后再喚醒，這樣120年航程就不會對生命衰老造成影響。

睡眠、冬眠大不同

誠然，電影里這種構(gòu)想是十分美好的，等于變相地延長了人類壽命。那么現(xiàn)實中呢，當(dāng)今科技真的能通過冷凍冬眠讓人活得更久？

先看看何為冬眠。一般在寒冷季節(jié)，有些動物會通過降低體溫的方式而進(jìn)入類似昏睡的生理狀態(tài)，以此節(jié)省能量保證自己度過冬天，這就是冬眠。個別靈長類動物可以冬眠，但人類不會。研究發(fā)現(xiàn)，動物冬眠時，體溫下降，新陳代謝速率降低，處于類似昏睡狀態(tài)，但期間會被周期性的覺醒打斷，保證體溫不會過度下降。

起初，人們把冬眠認(rèn)為是動物在持續(xù)地睡眠。但后來發(fā)現(xiàn)，睡眠和冬眠的生理特征是非常不同的。睡眠不會使體溫下降，并且新陳代謝能保持正常運行。它是動物（包括人類）機(jī)體的一項正常生理功能，每天都不可缺，像吃飯一樣，如果缺了，第二天還要補回來。而且睡眠時呼吸、心跳等各項功能都是正常進(jìn)行的。但冬眠時，新陳代謝等功能非常微弱，甚至幾乎暫停了。

因此可以說，睡眠和冬眠是兩種完全不同的生理狀態(tài)。它們無法并存，如同冬眠時無法進(jìn)食一樣，冬眠時也無法睡眠。從這個意義講，《太空旅客》里所謂“以睡覺并冷凍冬眠”的方式飛行是不現(xiàn)實的，由此也導(dǎo)致后續(xù)情節(jié)中冬眠“蘇醒”時的矛盾。

女主人公本來處在“冷凍冬眠的睡覺”狀態(tài)，但被男主喚醒了。她在冬眠艙里睜開眼睛時，就表現(xiàn)出很清醒的狀態(tài)，清楚聽到飛船上計算機(jī)的聲音。而實際上，處在深度睡眠狀態(tài)的人被喚醒后，第一反應(yīng)是翻個身繼續(xù)睡，不會那么清醒的。

科幻為何喜歡太空冬眠？

其實，不只這一部電影描寫了以冷凍冬眠進(jìn)行太空旅行，很多科幻電影都涉及到此話題。這緣于兩方面原因。

第一，睡眠和冬眠具有某些相似性，至少從表面上看幾乎是一模一樣。動物冬眠研究發(fā)現(xiàn)，隨著新陳代謝進(jìn)入極端的微弱狀態(tài)，身體和大腦的能量消耗大大降低，進(jìn)入一種昏睡狀態(tài)（生理功能幾乎停止，接近死亡）；同時血小板和白細(xì)胞會從血液慢慢流向淋巴結(jié)，并囤積在那里，這可以防止因長時間靜止而造成的血液凝塊，并且避免將來體溫恢復(fù)時可能導(dǎo)致腎臟損害的炎癥并發(fā)。這些從外表上來看，好像與睡覺一模一樣，曾經(jīng)很長一段時間科學(xué)家也以為冬眠就是在冬天睡覺。

第二個原因，冷凍冬眠是伴隨科幻小說誕生就興起的，通過這種方式可以造成不同時空的“錯亂”“穿越”，為主人公提供了情節(jié)鋪墊。

而且，這種方式還受到正規(guī)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)——美國航空航天局的支持。它努力使科幻小說中的冬眠旅行成真，長期致力于此類技術(shù)研發(fā)，也取得了一定成果。研究發(fā)現(xiàn)，以37℃恒溫為前提，若冷凍冬眠，那么體溫每下降一度，新陳代謝就減慢約7%。目前所能控制的最低溫是32℃恒定體溫，它能保持神經(jīng)系統(tǒng)功能正常，這關(guān)乎呼吸和心跳能否正常運行，是至關(guān)重要的。若再降低，就無法控制了，是致命的。

臨床醫(yī)學(xué)的低溫冷凍

即使如此，冬眠研究依然給醫(yī)學(xué)帶來了新的啟發(fā)和突破。多年來，醫(yī)學(xué)的急診領(lǐng)域一直尋求某種技術(shù)，可以爭取更多搶救醫(yī)治時間。

某些受傷特別嚴(yán)重的患者送到醫(yī)院時，生命是以分鐘為單位來計算的，時間極其寶貴。這時冬眠技術(shù)便能派上用場。醫(yī)生們會以主動冷卻的方式，使部分身體組織被動進(jìn)入“冬眠”狀態(tài)，間接“切斷”組織細(xì)胞的血液供應(yīng)（新陳代謝減慢，耗氧量減少），從而贏得搶救時間。同時，還會給患者注射小劑量麻醉劑，防止患者因冷卻而身體發(fā)抖。

現(xiàn)在這種短暫冷卻技術(shù)，在有些醫(yī)院已成為一種常規(guī)搶救程序。那么，未來它能否用于太空旅行呢？

太空旅行需要冬眠

如果真實現(xiàn)《太空旅客》里冬眠120年絲毫不影響身體健康的技術(shù)水平，絕對是人類一大突破。然而若照目前研究發(fā)展，即使短暫的冬眠，對人類的太空探索仍是有很多好處的。

首先，可以減少物資供應(yīng)。比如未來殖民火星時，從地球飛往火星約需6個月航程，船員進(jìn)入冬眠狀態(tài)，可以降低新陳代謝和能量消耗。這意味著原本6個月生活的食物、能源消耗可以壓縮至1個星期，甚至根本不需要，大大節(jié)約發(fā)射成本，同時可以攜帶更多殖民裝備，大大提升殖民效率。

其次，有益于宇航員的健康。失重狀態(tài)下，宇航員的脊髓液會上升浸入頭骨，增加腦壓，這會導(dǎo)致大多數(shù)宇航員視力下降。另一方面，失重還導(dǎo)致宇航員肌肉萎縮和骨質(zhì)疏松。在6個月航程中，避免這些健康隱患的最好方法，就是冬眠。不需要每天必須保持一定運動量才能維持肌肉骨骼正常，只需要在冬眠時給予肌肉和骨骼一定的神經(jīng)刺激（微弱電刺激）就能實現(xiàn)。正常有意識狀態(tài)下，微弱刺激也會讓人感覺不舒服，但冬眠時人們根本不會覺察到。

再次，可以避免宇宙輻射。太空飛行會使宇航員長期暴露于宇宙輻射，導(dǎo)致嚴(yán)重的健康隱患，增加癌癥風(fēng)險。如果建造包裹宇宙飛船，甚至只是包裹整個居民區(qū)的大面積有效電磁護(hù)盾，成本也過于巨大。冬眠就是一種比較可行的解決方案。

因為冬眠會限制宇航員的活動范圍，基本上全程只呆在小小的冬眠艙里。為冬眠艙建造磁護(hù)盾，則是可行的，能保護(hù)宇航員整個身體免受輻射。實際上，這種方案已經(jīng)被提上了研究日程。

在浩瀚宇宙面前，人類短暫的生命，實在“慘不忍睹”。正因此，對人類冬眠的研究也顯得很迫切。美國軍方展開了更激進(jìn)的實驗，他們開發(fā)一種新技術(shù)，用低溫鹽溶液置換血液，以期把人快速冷凍、冬眠。新陳代謝將完全暫停，心跳也暫停，呼吸也會停止，大腦也不存在明顯活動。目前只對狗進(jìn)行了實驗，快速置換血液后，冷凍冬眠了3個小時，然后被“喚醒”，成功恢復(fù)正常。未來，或許這些狗將成為第一批太空旅行的“乘客”。endprint